韓曉極

（1.中煤科工集團(tuán)沈陽研究院有限公司，遼寧 撫順 113122;2.煤礦安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順 113122）

撫順東露天礦北幫開采有益礦產(chǎn)為油頁巖，全區(qū)開采，開采工藝為單斗-鐵道工藝，即采用單斗電鏟采裝，準(zhǔn)軌鐵道電機(jī)車運(yùn)輸，外部排土場(chǎng)電鏟排土作業(yè)[1-3]。采用單斗-鐵道工藝采掘至端幫采區(qū)路端時(shí)，受列車長度制約，電鏟無法1 次性裝滿1 列鐵道列車。電鏟裝車時(shí)，為了能夠?qū)?5 節(jié)列車車盒全部裝滿，必須采取“搗裝”方式進(jìn)行裝車。采取“搗裝”方式采掘路端時(shí)，因列車需要往復(fù)折返摘掛搗運(yùn)，大幅增加了裝車時(shí)間，嚴(yán)重影響路端擴(kuò)采速度[4-6]。2020年生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)技術(shù)人員提出，采用液壓反鏟與電鏟聯(lián)合裝車方式壓縮路端裝車時(shí)間，加速路端擴(kuò)采進(jìn)度。為此，對(duì)撫順東露天礦采區(qū)路端采裝工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1 撫順東露天礦概況

撫順東露天礦開采油頁巖為傾斜礦層，東西走向分布，傾向北，傾角30°～40°。目前，電鐵開拓系統(tǒng)降深速度7 m/a，水平推進(jìn)強(qiáng)度50～60 m/a，截至2020 年末，北幫主要電鐵站場(chǎng)共有5 個(gè)，分別為68站、48 站、32 站、11 站及-5 站[7]，由各個(gè)站場(chǎng)配出采掘線的電鐵采區(qū)27 個(gè)，其中剝離采區(qū)22 個(gè)，富礦采區(qū)5 個(gè)。油頁巖富礦采區(qū)主要集中分布在坑底水平，受露天礦東西端幫、電鐵站場(chǎng)及蓄水泵站的影響，新露出的富礦采區(qū)工作線逐年縮短，為保證油頁巖富礦供應(yīng)量，滿足逐年產(chǎn)量需求，必須保證電鐵開拓系統(tǒng)延伸進(jìn)度。

2 采區(qū)路端擴(kuò)采延伸的重要性

東露天礦北幫采區(qū)推進(jìn)強(qiáng)度及降深速度主要以滿足油頁巖富礦采區(qū)接續(xù)為前提，各項(xiàng)生產(chǎn)工作都以圍繞保障油頁巖富礦供應(yīng)為中心。北幫現(xiàn)有油頁巖富礦采區(qū)5 個(gè)，分別為11W3、11W4、-5W3、-5W4及-5 南采區(qū)，按現(xiàn)有推進(jìn)強(qiáng)度，新老富礦采區(qū)交替速度為2～3 個(gè)/a，為保障油頁巖富礦產(chǎn)出量，電鐵開拓系統(tǒng)延伸速度必須滿足每年東西坑底可露出新水平富礦采區(qū)2～3 個(gè)。同時(shí)，北幫采區(qū)西端幫布置有主要運(yùn)輸樞紐48 站，東端幫布置有32 站、-5 站，受電鐵站場(chǎng)空間布局影響，隨著富礦開采水平逐年降深，采區(qū)有效工作線逐漸縮短，富礦采區(qū)接續(xù)局面將更加吃緊，在電鐵采區(qū)擴(kuò)采推進(jìn)的同時(shí)，為滿足電鐵系統(tǒng)長遠(yuǎn)發(fā)展，保障電鐵開拓系統(tǒng)延伸進(jìn)度極為重要。

3 采區(qū)路端作業(yè)方式

3.1 傳統(tǒng)路端采裝工藝

東露天礦北幫剝離物及油頁巖富礦全部采用電鏟裝鐵道列車方式作業(yè)，即采用電鏟采裝剝離物或油頁巖富礦，再由鐵道列車運(yùn)輸排棄至西露天礦采空區(qū)或頁巖煉油廠。北幫采區(qū)方面，現(xiàn)有臺(tái)階平均高度8 m，臺(tái)階坡面角60°～70°，新水平采區(qū)均由油頁巖采區(qū)向剝離采區(qū)過渡。為保障各采區(qū)工作線長度，滿足電鐵開拓系統(tǒng)下延要求，各采區(qū)路端均需要向端幫延伸到界。采裝作業(yè)時(shí)，因電鏟不能裝整排車，每個(gè)采區(qū)路端均需要“搗裝”作業(yè)[8]，電鏟效率得不到充分發(fā)揮，因而路端擴(kuò)采進(jìn)度較慢。

一般工作線采裝作業(yè)時(shí)，電鏟可以直接裝成排列車。但在端幫采區(qū)盡頭采裝時(shí)，受鐵道列車長度制約，電鏟無法一次性裝滿一排列車，為了裝滿15 節(jié)列車車盒，就需要采取對(duì)列車摘、掛、搗等方式進(jìn)行“搗裝”作業(yè)，采區(qū)路端裝車時(shí)，需要設(shè)置搗車線以滿足生產(chǎn)需要。一般工作線及端幫盡頭電鏟裝車示意如圖1。

端幫采區(qū)盡頭“搗裝”作業(yè)時(shí)，需要限制列車來車方向和限制列車車頭方向朝西，由機(jī)車車頭推動(dòng)列車前進(jìn)駛?cè)氩删騾^(qū)域。列車進(jìn)入采裝區(qū)域后，電鏟將鐵路盡頭的部分車盒裝滿，然后機(jī)車車頭牽引、推動(dòng)列車駛?cè)霌v車線，操作工將裝滿的車盒摘離機(jī)車主體，停放在搗車線內(nèi)。而后機(jī)車車頭牽引、推動(dòng)剩余空車盒繼續(xù)駛?cè)氩裳b區(qū)域，由電鏟對(duì)剩余的空車盒進(jìn)行裝車，待剩余空車盒裝滿后，機(jī)車車頭牽引列車駛?cè)霌v車線與之前的停放的車盒掛接，最后機(jī)車牽引鐵道列車駛離采裝區(qū)域。

3.2 存在問題

目前，涉及北幫采區(qū)路端擴(kuò)采的采區(qū)有10 個(gè)，其中東部采區(qū)6 個(gè)，西部采區(qū)4 個(gè)，且上部剝離采區(qū)路端擴(kuò)采數(shù)量居多，現(xiàn)多采用規(guī)格10 m3和4 m3電鏟進(jìn)行路端掘進(jìn)作業(yè)。按北幫采區(qū)條件及設(shè)備作業(yè)效率，得出在一般條件下（非采區(qū)盡頭），10 m3電鏟裝成排鐵道列車時(shí)間為53 min/排，4 m3電鏟裝成排鐵道列車時(shí)間為93 min/排。傳統(tǒng)路端采裝工藝中，在采區(qū)盡頭需要增加搗裝環(huán)節(jié)，列車“摘、掛、運(yùn)行”作業(yè)時(shí)長27 min/次，且隨著采區(qū)路端工作線越來越短，搗車次數(shù)還需要不斷增加，電鏟空閑等裝時(shí)間不斷加長，進(jìn)而嚴(yán)重增加了電鏟裝車時(shí)間，影響采區(qū)路端擴(kuò)采進(jìn)度。端幫采區(qū)盡頭采裝時(shí)，電鏟搗裝路端量指的是采線路端向來車方向200 m 范圍內(nèi)的采裝量，體積約為1.6 萬m3，需要裝46 排列車。

3.3 采區(qū)路端采裝工藝優(yōu)化

為解決北幫采區(qū)路端采裝效率低下難題，需要采取新的工藝以提高路端采裝效率，滿足電鐵開拓系統(tǒng)延伸需要，保障油頁巖富礦供應(yīng)。采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)方式，充分發(fā)揮電鏟采裝能力強(qiáng)及液壓反鏟便捷靈活特性，以加快北幫采區(qū)路端采裝效率。

電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)，即電鏟與液壓反鏟（2臺(tái)）一線進(jìn)行采裝作業(yè)，液壓反鏟布置在鐵路路端處。生產(chǎn)技術(shù)人員通過采礦設(shè)計(jì)對(duì)路端區(qū)域降深、平盤寬度及坡度給定后，即組織電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)。聯(lián)合作業(yè)時(shí)，電鏟采裝路端200 m 以外量，平均采掘?qū)挾?0 m；200 m 范圍內(nèi)量全部由液壓反鏟采出，平均采掘?qū)挾?0 m，電鏟每次裝8 盒/列車，液壓反鏟每次裝7 盒/列車。采用聯(lián)合方式作業(yè)后，各個(gè)采區(qū)路端不再需要鋪設(shè)搗車線路，節(jié)省了鐵道列車“摘、掛、搗”及等進(jìn)時(shí)間。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

4.1 采裝作業(yè)程序

采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合裝車程序作業(yè)如下：

1）列車出線后，液壓反鏟司機(jī)對(duì)路端200 m 范圍內(nèi)線路通行質(zhì)量進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)線路中心掉塊等影響列車通行問題后，及時(shí)向礦調(diào)度室請(qǐng)示進(jìn)行清理作業(yè)；液壓反鏟司機(jī)每次裝完車檢查線路無通行障礙后，及時(shí)向礦調(diào)度報(bào)告。

2）每次配車進(jìn)采掘線后，列車得到通行信號(hào)后駛?cè)肼范艘簤悍寸P裝車位置等待裝車作業(yè)。

3）列車司旗下車查看具備裝車條件后示意液壓反鏟司機(jī)開始裝車，液壓反鏟司機(jī)接到司旗裝車指示后，通過對(duì)講機(jī)告知電礦調(diào)度已經(jīng)開始裝車。

4）液壓反鏟裝完7 盒車后，由液壓反鏟司機(jī)聯(lián)絡(luò)員通知礦調(diào)度裝車完成，同時(shí)鳴笛示意司旗裝車完成。

5）列車駛?cè)腚婄P裝車位置等待裝車，電鏟司機(jī)報(bào)告調(diào)度開始裝車后補(bǔ)裝剩余車盒。

6）電鏟司機(jī)完成裝車后，告知調(diào)度裝車完成。

4.2 配車方式及施工要求

在采區(qū)路端“搗裝”作業(yè)時(shí)，為了滿足列車“摘、掛、搗”要求，需要限制來車方向?yàn)椴蓞^(qū)路端反方向；采用液壓反鏟與電鏟聯(lián)合作業(yè)方式，大多不需要限制配車方向，配車方式較為靈活自由，可節(jié)省列車入換時(shí)長。

采用傳統(tǒng)工藝“搗裝”作業(yè)時(shí)，需要在現(xiàn)有路端采掘線路外側(cè)鋪設(shè)搗車鐵道線路0.3 km，且該部分搗車線路需要隨著采區(qū)推進(jìn)不斷移設(shè)跟進(jìn)；采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合裝車時(shí)，減少了路端作業(yè)時(shí)列車摘、掛、搗環(huán)節(jié)，同時(shí)減少了鋪設(shè)搗車線環(huán)節(jié)，可進(jìn)一步節(jié)省電鐵工程量。

4.3 采裝時(shí)間

采用傳統(tǒng)工藝路端“搗裝”作業(yè)時(shí)，列車摘、掛、運(yùn)行時(shí)間平均為27 min/次。10 m3電鏟裝1 排車需要55 min，搗裝1 次用時(shí)82 min/排；4 m3電鏟裝1排車需要96 min，搗裝1 次用時(shí)123 min/排。

采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)時(shí)，電鏟采裝路端200 m 以外采掘量，每排列車電鏟采裝量為184 m3，液壓反鏟采裝200 m 范圍內(nèi)采掘量，每排列車電鏟采裝量為161 m3。電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)裝車時(shí)間見表1。

表1 電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)裝車時(shí)間

5 應(yīng)用效果

1）壓縮裝車時(shí)間提高采裝效率。采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)相比較傳統(tǒng)工藝路端“搗裝”作業(yè)可以壓縮裝車時(shí)間情況如下：①采用10 m3電鏟與液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)，平均裝車時(shí)間58 min/排車，相比“搗裝”1 次裝車節(jié)省24 min/排車；②采用4 m3電鏟與液壓反鏟聯(lián)合作業(yè)，平均裝車時(shí)間80 min/排車，相比“搗裝”1 次裝車節(jié)省43 min/排車。

2）減少鐵路工程節(jié)省生產(chǎn)成本支出。采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合方式裝車，可以減少鋪設(shè)鐵路0.3 km/每條路端延伸采掘線。按2020 年10 條采區(qū)延伸采掘線，每條“搗車”線新建1 次，移設(shè)2 次計(jì)算，全年減少了鐵路工程量9 km，有效節(jié)省了推土機(jī)、吊車、軌道車、內(nèi)燃機(jī)車、人員及鐵道維護(hù)等項(xiàng)目支出40萬元。

6 結(jié)語

采用電鏟-液壓反鏟聯(lián)合方式作業(yè)可大幅提高東露天礦采區(qū)路端裝車效率，加快端幫擴(kuò)采速度。同時(shí)，在生產(chǎn)成本支出上，電鏟-液壓反鏟聯(lián)合方式相比“搗裝”作業(yè)，減少了鋪設(shè)搗車線，無需列車摘、掛、搗環(huán)節(jié)，在經(jīng)濟(jì)合理方面更具優(yōu)勢(shì)。

電鐵采區(qū)路端“搗裝”作業(yè)是單斗-鐵道工藝所特有的采區(qū)端幫開采方式，更能展現(xiàn)電鐵開拓系統(tǒng)獨(dú)特的風(fēng)貌，但隨著露天礦山開采方式逐漸向汽車工藝轉(zhuǎn)變，單斗-鐵道工藝露天礦應(yīng)該進(jìn)一步提高單斗-鐵道工藝露天礦山開發(fā)速度，滿足生產(chǎn)所需。